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Research on Data Analysis Method of Periodic Inspection of Highway Pavement Technical Condition
王青 WANG Qing
（中交第一公路勘察设计研究院有限公司科研试验检测中心，西安 710000）
（Scientific Research and Testing Center of CCCC First Highway Consultants Co.，Ltd.，Xi'an 710000，China）
摘要：我国的高速公路里程逐年增长，且各个高速公路每年的通行量也呈现逐年递增的趋势，这就使得高速公路面临着较大的通行压力。高速公路在使用时的路面病害非常常见，长期的自然因素、荷载因素影响，都会使得路面性能大大降低，本文分析了高速公路路面技术状况定期检测的数据分析方法，有效提升了定期检测数据的使用价值。
Abstract: China's highway mileage is increasing year by year, and the traffic volume of each highway is also increasing year by year, which makes the highway face greater traffic pressure. Highway pavement diseases are very common in use. Long-term natural factors and load factors will greatly reduce pavement performance. This paper analyzes the data analysis method of periodic detection of highway pavement technical conditions, which effectively improves the use value of periodic detection data.
关键词：高速公路；路面技术状况；定期检测数据；分析方法
Key words: expressway；pavement technical conditions；periodic detection data；analysis method
中图分类号：U418.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2021）01-0184-02
1 路面定期检测的基本概述
1.1 检测内容
在我国的高速公路管理中，路面定期检测是重点性的工作，一些管理、维护策略的制定都是在定期检测的基础上开展的。根据国家的相关标准，明确规定了高速公路路面定期检测的内容和方法，在具体的实施过程中，有关部门要严格执行此标准，利用定期检测来对路面的损坏、平整度、车辙、抗滑性能、路面磨耗、路面跳车、结构强度等开展检测。定期检测开展时，不同的检测内容下也有着检测周期和检测方法的不同，专业检测机构和部门需结合高速公路路面的具体情况，来保障检测结果的准确性。技术评价内容如图1所示。
在图1中，MQI表示的是公路技术状况指数，这一指数的确定要通过以下公式来获得：
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在上式中，WPQI、WSCI、WBCI、WTCL分别代表的是PQI、SCI、BCI和TCI在MQI中所占的权重。
1.2 检测方法和评定办法
1.2.1 路面损坏情况检测 路面损坏情况的检测重点包含了以下方面：①裂缝，以结构性受力裂缝和非结构性受力裂缝为主；②层离、剥落与漏筋、缺角；③蜂窝麻面、表面侵蚀与沉积。因为这些情况都会对道路的正常通行产生一定的影响，在实际的检测中要利用目测或者仪器测量的方式来检测。裂缝检测时，重点是要获得裂缝的形态、分布、宽度、长度和间隔距离等参数，由于裂缝为可见和不可见裂缝，传统的路面破损检测中，主要是通过人工徒步调查，来对路面的病害种类、数量加以记录，最后记录路面破损率，得出破损状况指数PCI。这一检测方法下的工作量大、效率低，由于检测和养护耗时较长，往往需要进行为期一段时间的道路封闭，影响了正常的交通通行，存在的经济损失非常大。现阶段的路面损坏检测中，主要采用的是自动检测技术，利用专业检测设备在路面的快速行驶来进行损坏信息的同步采集、分析和计算，在当前的自动化检测下，可以利用三维病害检测技术，在三维立体模型中可以直接显示病害的种类、分布形态等基本信息，只需要在检测车上进行高精度摄像机的安装，将该装备与闪光灯快速拍摄路面图像等有效结合起来，利用人机对话的方式，就可以直接进行病害信息在自动化模型中的直观呈现，不仅具有高效率、高精度的优势，也可以完成高难度的破损检测。
1.2.2 路面行驶质量检测 路面行驶质量检测的过程中，重点是要进行路面平整度的检测，平整度指标的获取可以帮助有关人员更为准确地评估路面的行驶情况。路面平整度的检测中，可以采用检测车激光平整度测量系统来完成，激光平整度测量系统中包含了2个激光测距器和2个加速度计，这些仪器安装在前后车轮的特定位置，在检测车行驶的过程中，就能够同步获得两边轮迹上的平整度指标。
1.2.3 路面结构强度检测 路面结构强度检测时，一般会选用自动检测设备来检测，检测过程中，只有选用了具有可靠数据标定关系的自动化检测设备，检测才具有可靠性，能够被直接换算成相关技术标准中规定的回弹弯沉值。自动检测设备必须定期标定，每年至少标定一次，标定的相关系数要在0.95以上，且弯沉检测数据应该以20m为单位长期保存[3]。
2 路面定期检测数据的分类和组成
高速公路的路面检测时，根据对不同检测内容的分析，根据数据形成层级的不同，主要包含了基础数据、功能数据、评定数据等类型，只有对这些检测数据加以正确划分，才能够实现对这些检测数据的有效处理和利用。
基础数据：
高速公路路面检测的过程中，经由专业化的检测采集和识别处理以后，所形成的可以准确反映路面具体桩号位置、病害特征的点数据和最小单元数据就是基础数据，此类数据在高速公路管理中的应用价值非常大[4]。根据当前的路面技术检测规范和标准，现阶段我国的基础数据中包含的数据类型非常多，主要以10m车辙值、10m平整度值、路面损坏信息为主，这些不同类型的基础数据下，相关人员可以直接对这些基础数据加以准确分析，精准判定当下的路面性能情况。
3 高速公路路面技术状况定期检测数据分析方法
3.1 统计分析法
统计分析法在应用时主要是将定期检测所获得数据中的基础数据利用各种的统计方法来进行分析和处理，比如，最为常用的统计法就是比率、变化率、集度。
3.1.1 病害率 在不考虑病害率对权重影响的前提下，病害率具体指的某一类病害或者某几类病害在检测路面中占到的面积比，比如，最新的检测标准中明确规定，裂缝率CR的计算公式如下：■。
在上式中，CR代表的是裂缝率，而Ai代表是第i种裂缝下所对应的折算面积，而A表示的是检测路段内的总面积。
3.1.2 修补率 高速公路路面定期检测中，修补率PR表示的是表层修补的及时性，这一指标具体指的是路面修补类的损坏面积综合在检测路段所有病害面积中所占的百分比。
3.1.3 集度 路面的集度具体反映的是路面中各种病害的集中程度，该指标的含义是：在一个特定的检测评定区间内，处于某指定阈值内的单元总数，可以有平整度集度、车辙集度、横向力系数集度等，计算公式如下：
平整度集度（IRI＞2.3m/km）=统计区间中10mIRI值＞2.3m/km的段落个数
3.2 综合分析法
3.2.1 路面安全综合指数 根据现行的关于COST评价体系中关于行车安全性的定义，摩擦系数、车辙深度、未修补的龟裂、块裂等块状病害等都会对行车安全产生一定的影响，因此，对行车安全性SI的计算中，可以采用以下的计算方式：SI=f（SFC，RD，ADR’）
上式中，SFC代表的是路面的横向力系数，RD和ADR’分别代表的是路面车辙深度和未修补块状表面破损。
3.2.2 行车舒适综合指数 这一指标评估的是路面为使用者所提供的行车舒适程度，具体体现在平整度这一指标上。
3.2.3 路面磨耗指数 路面磨耗指数PWI的计算中，应根据以下公式来计算：
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在上式中，WR代表的是路面磨耗率（%），a0和a1都为模型参数，WPDC、MPDL和MPDR分别为路面构造深度基准值、左轮迹带的路面构造深度、右轮迹带的路面构造深度（mm）。路面磨耗指数计算出来以后，在公路的技术评定中，专业人员就可以根据这一指标来进行路面摩擦阻力、滚动阻力、降噪能力和舒适性、轮胎磨损等的综合评价。
3.2.4 路面结构强度指数 路面结构强度指数PSSI的计算如下：■ ■
上式中，SSR代表的是路面结构强度系数，l0为路面弯沉标准值，l为路面实测代表弯沉，a0、a1为模型参数。
3.2.5 路面跳车指数 路面跳车指数用PBI来表示，其具体的计算公式如下：■
在上式中，PBi表示的是第i类程度的路面跳车，ai表示第i类程度路面跳车的单位扣分，i和i0分别为路面跳车类型、路面跳车类型总数。
3.3 图形分析法
图形分析法同样是高速公路路面技术状况定期检测数据分析的一个重要方式，主要数据分析方式下重点是对检测数据中的各种数字化数据进行处理，经由相应的工具，来将这些数字数据转换成图形，当转换为图形以后，图形中的相关趋势、变化呈现更为直观。图形分析法下，这些定期检测数据处理包含了形象图法、趋势图法、分布图法。形象图主要以各种柱状图、饼图、曲线图，分布图有细观和宏观之分，宏观分布图主要指的是在各种的地图中，将功能或者评定数据作为基础数据，根据前期所设定的阈值，将路段作为单位来直观呈现宏观路段的分布，细观分布图则是以公里或者小长度作为基本单位，同样以基础的检测数据作为前提，根据车道和桩号的具体位置，来详细呈现路面病害的细点分布情况。
4 结束语
现阶段，随着我国高速公路建设项目的日渐增多，在日常的工作中，有关部门越来越重视高速公路路面的定期检测，以充分提供定期检测数据来进行路面管理和维护。由于定期检测下所获得的各种数据繁多，需经由专业化的数据分析和处理，才能最终形成可用数据，将这些数据作为高速公路路面养护管理的基础数据。
参考文献：
[1]吴运祥，王涛.老路路面技术状况评价与分析研究[J].工程与建设，2016，30（001）：97-99.
[2]何芳，张海斌，陈默.柳南高速路面技术状况检测与评价分析[J].西部交通科技，2016（005）：28-31.
[3]李阳.高速公路流量检测数据的预处理方法研究[J].物联网技术，2015（002）：22-23.
[4]崔纲.沥青路面技术状况检测资料分析与利用[J].公路交通科技（应用技术版），2016（004）：6-9. |
